Σπέρμα: Μακρινός ταξιδευτής και δεινός κολυμβητής κόντρα στο ρεύμα
Οπως ο σολομός συνηθίζει να ακολουθεί διαδρομή κόντρα στο ρεύμα, προκειμένου να καταφέρει να αναπαραχθεί, έτσι και τα σπερματοζωάρια είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά στο κολύμπι ενάντια στο ρεύμα.
Σύμφωνα με έρευνα που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό eLife αυτή την εβδομάδα από ερευνητές του ΜΙΤ και του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ, το σπέρμα είναι ένας σκληραγωγημένος ταξιδευτής που μπορεί να διανύσει τεράστιες αποστάσεις κάτω από τις πιο αντίξοες συνθήκες, προκειμένου να φτάσει στον προορισμό του, που δεν είναι άλλος από τη συνάντηση με το ωάριο που πρέπει να γονιμοποιήσει.
Από τις εκατοντάδες των εκατομμυρίων των κυττάρων του σπέρματος που ξεκινούν το μακρινό ταξίδι τους μέχρι τις σάλπιγγες μόνο λίγοι σκληροτράχηλοι «ταξιδιώτες» θα φτάσουν κάποτε στον προορισμό τους. Μέχρι να συμβεί αυτό, είναι υποχρεωμένα να κολυμπήσουν προς τη σωστή κατεύθυνση σε αποστάσεις που μπορεί να είναι ακόμα και 1.000 φορές το μήκος τους και σα να μη φτάνει αυτό είναι εκτεθειμένα σε διάφορες χημικές ουσίες και ρεύματα κατά μήκος αυτής της διαδρομής.
«Αν και γνωρίζουμε πως τα κύτταρα του σπέρματος μπορούν να “μυρίσουν” τις χημικές ουσίες που προέρχονται από το ωάριο μόλις φτάσουν πολύ κοντά του, αυτό δεν εξηγεί το πώς ακριβώς γίνεται η “πλοήγησή” τους στο μεγαλύτερο μέρος του ταξιδιού τους», λέει ο Jörn Dunkel, επίκουρος καθηγητής των μαθηματικών στο MIT και μέλος της ερευνητικής ομάδας.
«Θέλαμε να γνωρίζουμε ποιοι φυσικοί μηχανισμοί είναι υπεύθυνοι για την πλοήγηση. Αν νομίζετε πως ο σολομός για παράδειγμα μπορεί να κολυμπήσει ενάντια στο ρεύμα, πού να βλέπατε το αντίξοο ταξίδι που κάνουν τα ανθρώπινα κύτταρα του σπέρματος», λέει ο Dunkel.
Μικροαγωγοί στις σάλπιγγες
Βέβαια, το να παρατηρεί κανείς τα σπερματοζωάρια να κολυμπούν μέσα στο ανθρώπινο σώμα δεν είναι εύκολη υπόθεση. Γι’ αυτό οι ερευνητές έχτισαν μια σειρά από τεχνητούς μικροαγωγούς σε διάφορα μεγέθη και σχήματα, όπου εισήγαγαν το σπέρμα. Ηταν έτσι σε θέση να τροποποιήσουν τη ροή του υγρού διαμέσου των σωλήνων για να ερευνήσουν πώς ανταποκρίθηκαν τα κύτταρα σε διαφορετική ταχύτητα ρεύματος.
Ανακάλυψαν ότι σε ορισμένες ταχύτητες ροής, τα κύτταρα του σπέρματος ήταν σε θέση να κολυμπήσουν πολύ αποτελεσματικά κόντρα στο ρεύμα.
«Βρήκαμε ότι αν δημιουργήσουμε τις σωστές ταχύτητες ροής, μπορούν να κολυμπήσουν αντίθετα στο ρεύμα για αρκετά λεπτά», τόνισε ο Dunkel.
Επιπρόσθετα, οι ερευνητές παρατήρησαν με έκπληξη πως το σπέρμα δεν κολυμπάει σε ευθεία γραμμή, αλλά σε μια σπειροειδή κίνηση κατά μήκος των τοιχωμάτων του διαύλου. Τα σπερματοζωάρια αντιδρούν στη διαφορά ταχύτητας του ρεύματος, ανεβαίνοντας κοντά στα τοιχώματα του θαλάμου, όπου το υγρό έλκεται προς την επιφάνεια και επομένως είναι πιο αργό.
Αν οι βιολόγοι επιβεβαιώσουν ότι τηρούνται παρόμοιες ταχύτητες ροής υγρού μέσα στη σάλπιγγα, θα μπορούσε αυτό να βοηθήσει στην επιβεβαίωση ότι με τον συγκεκριμένο μηχανισμό τα σπερματοζωάρια περιηγούνται μέσα από το σώμα.
Πιθανές εξελίξεις στην τεχνητή γονιμοποίηση
Η κατανόηση του τρόπου που περιηγείται το σπέρμα θα μπορούσε να προσφέρει στο σχεδιασμό νέων διαγνωστικών εργαλείων και πιο αποδοτικών τεχνικών τεχνητής γονιμοποίησης, ισχυρίζονται οι ερευνητές.
Θα μπορούσαν να πάρουν δείγματα σπέρματος και να δημιουργήσουν τεχνητές συνθήκες για να προσδιορίσουν ποια κύτταρα είναι καλύτεροι κολυμβητές σε μια προσπάθεια να προεπιλέξουν αυτά που είναι πιο πιθανό να πετύχουν το σκοπό τους, λέει ο Dunkel.
Στο μεταξύ, οι ερευνητές σχεδιάζουν να διερευνήσουν κατά πόσον τα σπερματοζωάρια μπορούν να συνεργαστούν για να φτάσει ένα στο ωάριο.
«Είναι μια ευρέως διαδεδομένη πεποίθηση ότι δεν υπάρχει ανταγωνισμός μεταξύ των σπερματοζωαρίων, με το ισχυρότερο απ’ αυτά να φτάνει πρώτο. Ομως, πρόσφατες μελέτες από την ομάδα μας δείχνουν ότι το σπέρμα σχεδόν πάντα συσσωρεύεται στην επιφάνεια ενός σωλήνα και μπορούμε έτσι να καταλήξουμε σε μια υψηλή, τοπική συγκέντρωση σπερματοζωαρίων. Ετσι, στην πραγματικότητα θα μπορούσαν να υπάρχουν και να συνεργάζονται μεταξύ τους, γεγονός που τούς επιτρέπει να κολυμπούν γρηγορότερα συλλογικά», καταλήγει ο Dunkel.